co2fcu多层纳米线的电化学制备和性能分析

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1、天津大学硕士学位论文Co/Cu多层纳米线的电化学制备和性能研究姓名：宋振兴申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：姚素薇20061201第一章文献综述1．1引言纳米科学技术被认为是2l世纪最为重要的学科之一。纳米科学正在改变着入们生活的方方面瑟。纳米是一个长度计量单位，一纳米相当于+亿分之一米。纳米技术就是在纳米尺度(O．1----100hm)上研究，利用原予、分子结构的特性及其相互作用原理，并以许多现代先进科学技术(量子力学、分子生物学、微电子学技术、计算机技术、高分辨显微技术、核分析技术等)为基础，按人类需要在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子、甚至电子来制造特定的产品或创

2、造纳米级加工工艺的一门新兴交叉学科技术u’。翠在1959年，美国著名物理学家、诺贝尔物理学奖得主费恩曼(R。Feynman)于在美豳加娥理工学院作题为“在低部还有很大空间”的讲演中提出的对纳米技术的憧憬。费恩曼指出：如果人类能够在原子或分子尺度上来加工材料、制备装置，则将会有许多激动入心的新发现。他还强调：人们需要新型的微型化仪器来操级纳米结构并测定其性质。由于纳米科技的多学科交叉性质，纳米科技的研究对象涉及诸多领域，而它的基础研究问题又往往与应用密不可分。根据纳米科技与传统学科领域的结合，入钓常将鳙米科技分为纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米纯学、纳米机械学和纳米加工等。纳米

3、材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，纳米材料其有表面与界瑟效应、体积(小尺寸)效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。这四种效应是纳米粒子固体材料的基本特性，也是纳米微粒和纳米固体出现与宏观性能反常的原因。由于纳米材料具有特殊的性质，成为箭备高性能存储设备的理怒材料。1988年法国巴黎大学Fert教授【2】的科研组首先在(Fe圮堍多层膜中发现巨磁阻效应(GMR)。随后，人们又在Fe／Cu，Fe／Ag，Fe／Al，Fe／Au，Co／Ag，Co／Cu，Co／Au等纳米多层膜结构中也观察臣磁阻现象。人们认为巨磁阻材料在高密度读出磁头，磁储存元件将有广

4、泛豹应爝前景，扶此，便掀起了对互磁疆材料的研究热潮。12巨磁电阻效应第一章文黻综述1．2．1臣磁电阻效应的发现磁现象是自然界的普遍现象之一，伴随着信息时代对存储材料磁性能越来越高的要求，有关材斟磁性能的深入研究也广泛地开展起来。磁电阻效应就是其中比较重要的方面。所谓磁电阻效应(MR)就是在外磁场作用下材料的电阻发生变化的现象。表征磁咆阻效应大小的物理量为MR比，其定义为磁电阻系数q(公式l—1)。鼬。Ro肪一Doq=—i一毒￡≯(1一1)lye0V≈其中R啊(pH)是磁场为H时的电阻(率)，Ro(p0)是磁场为零时的电阻(率)。通常磁场作用下金属的电阻改变很小，瑟铁磁金属及其合金的磁

5、奄阻效应较臻显，在室温下达到饱和时的磁电阻值比零磁场时的电阻值增加约l～5％，呈正磁电阻效应【3】。这里所说的巨磁电阻效应是1988年，法国巴黎大学物理系Fert教授科研组工作的巴西学者M．N。Baibich在研究Fe／Cr磁性超晶格薄膜的电子输运性质时发现的【4】，在Fe／Cr周期性多层膜结构中，研究人员测得的磁电阻值比单独的铁薄膜小的多，而当温度为4．2K，磁场为20kOe时，对Fe／Cr多层膜结构测得的磁电阻变纯率高达50％，且磁电阻率随终磁场的增加是减小的，所以是负磁电阻效应。于是用于描述这种现象的术语“巨磁电阻(GiantMagnetoresistanee)”～词应运而生，

6、即在一定的磁场下电阻急剧减小的现象，一般减小的幅度比通常磁性金属及合金材料磁电阻变化数值高一个数量级。’t1．2．2巨磁电阻效应产生的原理物质的磁电阻现象虽然在1856年就被人们发现，但是直到28世纪20年代量子力学建立后，科学家才能解释该现象的成因。因此，在巨磁电阻效应被发现后的十多年间，虽然研究人员一直没有停止对其作用机理的研究，却没有取得突破性的进展，氨由于不同类型巨磁电阻材料的作用视理也不尽相同。对于磁性多层膜巨磁电阻效应的理论定性解释普遍应用英国著名物理学家N．F．Mort提出的铁磁性导电理论(51。即二流体模型。Mort认为在铁磁金属中，导电的S电子要受到磁性原子磁矩的散

7、射作用(即与局域的d电子作用)。散射的凡率取决予导电的S电子自旋取

8、荀与固体中磁性原子磁矩方向麴稠对取肉。铁磁金属中的电流由自旋向上和自旋向下的电子分别传输，自旋磁矩方向与区域磁化方向平行的传导电子所受的散射小，因而电阻率低。当磁性多层膜相邻磁层的磁矩反铁磁耦合爵，交旋淘上、离下豹传导电子在传输过程中分别接受周期性的强、2第一章文献综述弱散射，因而均表现为离阻态；当多瀑膜中的相邻磁层在外加磁场作用下趋予平行时，自旋向上的传导电子受到较弱的散射作用，构成了低